1. 简介
在软件开发过程中，我们经常会遇到创建具有众多属性的对象令人望而生畏的情况，杂乱的构造函数会降低代码的可读性，这正是构建器模式的闪光点。构建器模式是一种创建型设计模式，它将复杂对象的构造与其表示分离，从而提供了一种更清晰、更灵活的对象创建方法。
2. 构建器模式的优点
在深入编码之前，让我们快速回顾一下使用构建器模式的优势：
- 灵活性：通过将构造过程与实际对象表示分离，构建器模式允许我们创建具有不同配置的对象，而不会因多个构造函数或Setter而导致代码库混乱。
- 可读性：构建器模式提供了流式的接口，使我们的代码更具可读性；这使我们和其他开发人员能够一目了然地了解复杂对象的构造过程。
- 不变性：构建器可以在构建完成后通过创建不可变对象来强制不变性；这确保了线程安全并防止了意外的修改。
3. 经典构建器模式
在构建器模式的经典实现中，我们创建一个单独的构建者内部类，该内部类包含用于设置构造对象各个属性的方法。这种结构化方法有助于实现顺序配置过程，确保代码清晰易用。此外，它还增强了代码的组织性和可读性，使其更易于理解和维护：
public class Post {
private final String title;
private final String text;
private final String category;
Post(Builder builder) {
this.title = builder.title;
this.text = builder.text;
this.category = builder.category;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public String getText() {
return text;
}
public String getCategory() {
return category;
}
public static class Builder {
private String title;
private String text;
private String category;
public Builder title(String title) {
this.title = title;
return this;
}
public Builder text(String text) {
this.text = text;
return this;
}
public Builder category(String category) {
this.category = category;
return this;
}
public Post build() {
return new Post(this);
}
}
}
在构建器类中，我们声明了与外部类相同的字段集。Builder类提供了流式的方法来设置Post的每个属性，此外，它还包含一个build()方法来创建Post实例。
现在，我们可以使用Builder来创建一个新对象：
Post post = new Post.Builder()
.title("Java Builder Pattern")
.text("Explaining how to implement the Builder Pattern in Java")
.category("Programming")
.build();
4. 泛型构建器模式
在Java 8中，Lambda表达式和方法引用开辟了新的可能性，包括更通用的构建器模式。我们的实现引入了GenericBuilder类，它可以利用泛型构造各种类型的对象：
public class GenericBuilder<T> {
private final Supplier<T> supplier;
private GenericBuilder(Supplier<T> supplier) {
this.supplier = supplier;
}
public static <T> GenericBuilder<T> of(Supplier<T> supplier) {
return new GenericBuilder<>(supplier);
}
public <P> GenericBuilder<T> with(BiConsumer<T, P> consumer, P value) {
return new GenericBuilder<>(() -> {
T object = supplier.get();
consumer.accept(object, value);
return object;
});
}
public T build() {
return supplier.get();
}
}
此类遵循流式接口，首先使用of()方法创建初始对象实例。然后，使用with()方法使用Lambda表达式或方法引用设置对象属性。
GenericBuilder提供了灵活性和可读性，使我们能够简洁地构造每个对象，同时确保类型安全。此模式展现了Java 8的强大表达能力，是解决复杂构造任务的优雅解决方案。
然而，这个解决方案的一个很大的缺点是它基于类的Setter方法。这意味着我们的属性不再像上例中那样是final的，从而失去了构建器模式提供的不变性。
对于我们的下一个示例，我们将创建一个新的GenericPost类，它由默认的无参数构造函数、Getter和Setter组成：
public class GenericPost {
private String title;
private String text;
private String category;
// getters and setters
}
现在，我们可以使用GenericBuilder来创建GenericPost：
Post post = GenericBuilder.of(GenericPost::new)
.with(GenericPost::setTitle, "Java Builder Pattern")
.with(GenericPost::setText, "Explaining how to implement the Builder Pattern in Java")
.with(GenericPost::setCategory, "Programming")
.build();
5. Lombok构建器
Lombok是一个库，它通过自动生成常用方法(如Getter、Setter、equals、hashCode甚至构造函数)来简化Java代码。
Lombok最受赞赏的功能之一是它对构建器模式的支持，通过使用@Builder标注一个类，Lombok可以生成一个包含流式方法的构建器类来设置属性。此注解消除了手动实现构建器类的需要，从而显著减少了代码的冗余。
要使用Lombok，我们需要从Maven中央仓库导入依赖：
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<version>1.18.32</version>
</dependency>
现在，我们可以使用@Builder注解创建一个新的LombokPost类：
@Builder
@Getter
public class LombokPost {
private String title;
private String text;
private String category;
}
我们还使用了@Setter和@Getter注解来避免样板代码，然后我们可以使用现成的构建器模式来创建新对象：
LombokPost lombokPost = LombokPost.builder()
.title("Java Builder Pattern")
.text("Explaining how to implement the Builder Pattern in Java")
.category("Programming")
.build();
6. 总结
Java 8中的构建器模式简化了对象构造，并提升了代码的可读性。借助经典构建器模式、泛型构建器模式和Lombok构建器模式等变体，我们可以根据特定需求定制方法。通过采用这种模式并利用Lombok等工具，我们可以编写更简洁、更高效的代码，从而推动软件开发的创新和成功。
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